Question

4．为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如图：

（1）丙装置中电流在外电路中的流动方向为由镁流向铝，丁装置中负极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，戊装置中正极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）电极类型除与电极材料的性质有关外，还与电解质溶液的性质有关．
（3）根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应？不一定（填“是”“否”或“不一定”）．请举例说明上述五个电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电极的负极发生了氧化还原反应．

Answer 1

分析 电池甲：在稀硫酸中，镁比铝活泼，镁为负极，发生氧化反应，铝为正极，H⁺在铝极上发生还原反应；
乙电池：铁比铂活泼，铁为负极；
丙电池：在氢氧化钠溶液中，铝与NaOH溶液反应，铝失去电子，发生氧化反应，铝离子与氢氧化钠反应生成偏铝酸根离子和水；
丁电池：是燃料电池，甲烷与氧气反应，甲烷发生氧化反应，在碱中生成碳酸盐和水，氧气发生还原反应．所以，在负极区通入甲烷，在正极区通入空气，以此解答该题．

解答 解：（1）在氢氧化钠溶液中，铝与NaOH溶液反应，铝失去电子，发生氧化反应，丙装置中Al是负极，Mg是正极，电流在外电路中的流动方向为由镁流向铝，丁装置中金属铜是负极，金属铝和浓硝酸之间会钝化，负极上发生反应：Cu-2e^-=Cu²⁺，戊电池是燃料电池，甲烷与氧气反应，甲烷发生氧化反应，在碱中生成碳酸盐和水，氧气在正极上发生还原反应：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：由镁流向铝；Cu-2e^-=Cu²⁺；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）通过比较甲、丙电池可知，电极都是铝、镁，由于电解质溶液不同，故电极名称不同，即电极类型与电极材料、电解质溶液都有关，故答案为：电解质溶液的性质；
（3）大多数电池的负极材料参与反应发生氧化反应，燃料电池的负极材料不参与反应，可燃物如氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等在负极区发生氧化反应，如上述五个电池中，戊装置的情况．
故答案为：不一定；上述五个电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电极的负极发生了氧化还原反应．

点评 本题考查了氧化还原反应、原电池的工作原理的应用、电极反应式的书写等，题目难度中等，熟悉氧化还原反应的规律、原电池的工作原理是解题关键，注意培养阅读材料获取信息的能力．